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CIENCIA APLICADA AL DESARROLLO DE PROYECTOS

PROYECTO FINAL

SOLDEO POR ARCO CON ELECTRODOREVESTIDO

DEFECTOLOGÍA ASOCIADA


2 Soldeo por arco con electrodo revestido

ÍNDICE � Introducción ............................................................................................................................................ 3

6.1. Discontinuidad en la soldadura y defectos originados .................................................................... 4

6.2. Clasificación y corrección de defectos ............................................................................................ 4

6.2.1. Defectos dimensionales ............................................................................................................. 5

6.2.1.1. Forma indeseada del conjunto soldado ............................................................................. 5

6.2.1.1.1. Origen de los defectos de forma del conjunto soldado ................................................ 6

6.2.1.1.2. Falta de alineación del conjunto .................................................................................10

6.2.1.1.3. Deformación angular en el conjunto ...........................................................................10

6.2.1.1.4. Combadura..................................................................................................................11

6.2.1.1.5. Prevención de las deformaciones ................................................................................11

6.2.1.2. Forma indeseada del cordón ............................................................................................17

6.2.1.2.1. Falta de metal de soldadura ........................................................................................17

6.2.1.2.2. Asimetría en la sección del cordón .............................................................................18

6.2.1.2.3. Anchura del cordón irregular ......................................................................................19

6.2.1.2.4. Bulto o depresión en el empalme ................................................................................19

6.2.1.2.5. Sobreespesor ...............................................................................................................20

6.2.1.2.6. Desfondamiento ..........................................................................................................20

6.2.1.3. Perforaciones ...................................................................................................................22

6.2.2. Discontinuidades en el cordón de soldadura .............................................................................22

6.2.2.1. Inclusiones sólidas ...........................................................................................................23

6.2.2.1.1. Tipos de inclusiones sólidas .......................................................................................24

6.2.2.1.2. Localización de las inclusiones sólidas.......................................................................25

6.2.2.1.3. Corrección de las discontinuidades ocasionadas por inclusiones sólidas ..............28

6.2.2.2. Porosidad y sopladuras ....................................................................................................28

6.2.2.2.1. Tipos de sopladuras ....................................................................................................29

6.2.2.2.2. Localización de las sopladuras ...................................................................................31

6.2.2.2.3. Corrección de las discontinuidades ocasionadas por sopladuras ............................33

6.2.2.3. Mordeduras .....................................................................................................................34

6.2.2.4. Grietas .............................................................................................................................35

6.2.2.4.1. Clasificación de las grietas según tamaño ..................................................................36

6.2.2.4.2. Clasificación según el momento de aparición ............................................................36

6.2.2.4.3. Clasificación de las grietas según su localización ......................................................37

6.2.2.4.4. Clasificación de las grietas según su orientación ........................................................39

6.2.2.4.5. Corrección de las discontinuidades ocasionadas por grietas ...................................40

6.2.2.5. Falta de fusión y penetración ...........................................................................................41

6.2.2.5.1. Falta de fusión ............................................................................................................41

6.2.2.5.2. Falta de penetración ....................................................................................................43

6.2.2.5.3. Solapamiento ..............................................................................................................44

6.2.2.6. Rechupes .........................................................................................................................45

6.2.2.7. Irregularidades superficiales ............................................................................................46

6.2.2.8. Garganta excesiva o insuficiente .....................................................................................47



6.2.3. Discontinuidades que modifican las propiedades del metal base .............................................48

6.2.3.1. Transformaciones de la estructura cristalina ....................................................................49

6.2.3.2. Cambio de la composición química .................................................................................52

� Resumen ................................................................................................................................................53

� Introducción

El proceso de aprendizaje de la soldadura está estrechamente relacionado con la capacidad de descubrir los errores producidos, saber cuál es su origen y tratar de evitar su aparición en futuras soldaduras.

Por este motivo, a lo largo de esta unidad, profundizaremos en el estudio de los motivos que comprometen la validez de las soldaduras: los defectos.

Estudiaremos sus orígenes y efectos, cómo identificarlos, clasificarlos y evitarlos.

Comprobaremos que los defectos son discontinuidades en las propiedades del conjunto soldado, aunque todas las discontinuidades no son consideradas defectos (como discontinuidad entendemos cualquier falta de homogeneidad en cualquiera de las propiedades del metal)



6.1. Discontinuidad en la soldadura y defectos originados

En ocasiones, tras la operación de soldeo, sucede que la pieza o el conjunto soldado pierde las condiciones de servicio, haciéndola inservible para su uso. Las condiciones de servicio son el conjunto de características que hacen que una pieza pueda desarrollar una determinada función. En este caso, diremos que la soldadura es defectuosa o que la pieza tiene uno o más defectos.

Dentro del campo de la soldadura, los defectos son discontinuidades en el metal aportado o en el metal base. Las discontinuidades son faltas de uniformidad en las propiedades mecánicas, metalúrgicas o químicas, en la soldadura o en el metal base. Las variaciones geométricas, tanto locales como generales, también son consideradas discontinuidades.

Tanto la soldadura como el metal a soldar siempre presentan discontinuidades. Entonces, ¿todas las piezas son defectuosas? Evidentemente no.

Para determinar si una pieza es defectuosa o no lo es, debemos tener establecidos los criterios de decisión a partir de los cuales se tenga un criterio objetivo para evaluar las discontinuidades, su tipo y su tamaño y cómo afectan a la funcionalidad de cada pieza, discerniendo entre pieza válida y no válida.

Puede suceder que un tipo de discontinuidad, para un tipo de servicio, haga que una pieza sea inservible para su uso, mientras que para otro servicio menos exigente pueda ser útil, teniendo la misma discontinuidad.

Debemos contar con la información que nos permita saber qué tipo de discontinuidad y qué tamaño de ésta será considerada como defecto, así como la tolerancia posible para cada tipo de discontinuidad.

Esta información puede estar recogida en códigos o normas nacionales o internacionales, pero también puede ser emitida por el cliente o por la empresa para la que estemos trabajando.

6.2. Clasificación y corrección de defectos

Durante la ejecución del soldeo, las posibles fuentes originarias de discontinuidades y consecuentemente de defectos, son:

• Exceso de calor aportado durante el ciclo de soldeo y precalentamientos o postcalentamientos.



• Mala posición de soldeo.

• Mala regulación de los parámetros de soldeo.

• Mala técnica.

• Presencia de suciedad y elementos contaminantes.

• Mala preparación del material, (dimensiones de las piezas inadecuadas, mala posición relativa entre las piezas).

• Condiciones ambientales adversas.

• Mala preparación de los bordes.

• Material de aportación inadecuado.

• Enfriamiento excesivamente rápido.

• Mal diseño de las pasadas de soldadura.

Estudiaremos los tipos de defectos según la siguiente clasificación:

• Defectos dimensionales.

• Discontinuidades en el cordón de soldadura.

• Defectos que modifiquen las propiedades del material base.

6.2.1. Defectos dimensionales

Defectos dimensionales son aquellos defectos derivados de las imperfecciones de forma. Según la localización de dicha imperfección los podemos clasificar en:

• Forma indeseada del conjunto soldado.

• Forma indeseada del cordón.

6.2.1.1. Forma indeseada del conjunto soldado

En este punto estudiaremos la aparición de defectos relacionados con la variación geométrica del conjunto soldado. No de sus dimensiones locales, sino de su forma como conjunto. Esto quiere decir, por ejemplo, que si una pieza debiera medir 200 mm longitudinales y resulta que por mala preparación de material en el corte, terminamos



con una pieza de 205 mm, este defecto no lo consideraríamos en este punto. Pero si las piezas debieran formar un plano relativamente perfecto (suponemos las piezas posicionadas a tope) y después de la soldadura aparentan una superficie curva, esto sí sería considerado como defecto de forma, o si dos piezas posicionadas en ángulo, debieran formar un ángulo de 90° y después de la soldadura forman un ángulo de 80°, estamos ante una forma indeseada del conjunto soldado.

Si realizáramos un estudio detallado de las faltas geométricas de los conjuntos soldados, veríamos que todos los fallos tienen unos efectos comunes, de modo que el origen de todos estos defectos también debe ser el mismo, siendo éstos:

• Mala preparación de las piezas (posición relativa entre las piezas incorrectas).

• Tensiones y deformaciones por efecto térmico.

De la misma manera, estudiando grandes grupos de piezas afectadas por las faltas de forma, podríamos clasificarlas según la manera en la que el conjunto presente la variación geométrica, diferenciaríamos claramente los siguientes defectos:

• Falta de alineación.

• Deformación angular.

• Combadura.

Debemos tener en cuenta que un conjunto soldado puede estar afectado por una combinación de causas, presentando deformaciones más complejas, aunque en todo momento su origen sigue siendo una combinación de cualquiera de los grupos anteriores.

6.2.1.1.1. Origen de los defectos de forma del conjunto soldado1

Como hemos dicho anteriormente, los defectos de forma tienen su origen en dos causas principales, siendo éstas:

• Mala preparación de las piezas.

• Deformación por efecto térmico.

Una mala preparación de las piezas, pese a ser un defecto que en la mayoría de los casos hace inservible el conjunto soldado, no es un defecto difícil de controlar ni detectar. Una

1 Riesgo,G.(2016). Manual del soldador (pp 428-438) CESOL Revisión Técnica Carretero, J. (1985) Física, Materia, Átomos, Energía Barcelona Plaza y Janes Editores



inspección previa al soldeo, para verificar todas las dimensiones y posiciones de las piezas, será suficiente para no errar en esto.

No debemos olvidar realizar una inspección después del punteado o del posicionamiento con utillaje, ya que pueden alterar la posición inicial dada a las piezas (especialmente el punteado).

Por desgracia, no es tan fácil de descubrir ni de predecir los defectos de forma ocasionados por efectos térmicos. Veamos por qué:

Todos los materiales, en especial los metales, cuando sufren un calentamiento se dilatan, aumentando su volumen. Si cesa el calentamiento y el material se enfría hasta la temperatura inicial, éste recupera su forma inicial siempre y cuando:

• El calentamiento y enfriamiento afecte a toda la pieza.

• El cambio de temperatura sea homogéneo en toda la pieza.

• No exista ningún impedimento que oponga resistencia a la dilatación o contracción.

Como podemos deducir, la soldadura no cumple estos requisitos. El calentamiento de la pieza está muy focalizado, no es uniforme y además el propio conjunto impide la dilatación y contracción. En la mayoría de los casos la pieza termina deformándose o bien quedan tensiones internas que pueden disminuir la resistencia mecánica del conjunto, incluso pueden llegar a romper las piezas (veremos esto en el punto dedicado a la aparición de grietas).

Vamos a estudiar las diferentes fases por las que pasa una pieza al ser soldada, de esta forma mejoraremos nuestra comprensión de las deformaciones que aparecen después de la soldadura.

Suponemos un bastidor de acero en el que por efectos de la soldadura se va a calentar una zona de longitud LO, tal y como muestra la imagen siguiente.

Figura 6.1. Bastidor de acero .



Una vez ejecutada la soldadura, por el efecto térmico, la zona LO se dilata ampliando

su longitud. La fuerza de la dilatación hace que el bastidor se deforme, tal y como muestra la imagen siguiente.

Figura 6.2. Bastidor deformado por acción de la soldadura .

El bastidor se ha deformado elásticamente, por lo que tiende a recuperar su forma inicial, además, el material soldado pierde resistencia porque se encuentra a temperatura elevada, por lo que los esfuerzos que produce la pieza logran comprimir la zona afectada por la soldadura, tal y como muestra la imagen siguiente.

Figura 6.3. Contracción de la soldadura causada por la recuperación elástica de la pieza.

La pieza ha recuperado su forma inicial, pero la zona afectada por la soldadura sigue caliente, por lo tanto, tenderá a contraerse hasta que alcance la temperatura ambiente, deformando el bastidor tal y como muestra la imagen siguiente.

Figura 6.4. Bastidor deformado por la contracció n de la soldadura.



Podemos observar que prever el estado final del conjunto soldado no es fácil. Depende de una serie de factores, normalmente distintos para cada caso de soldadura, tales como:

• Geometría de la pieza.

• Tipo de material (acero, aluminio, acero inoxidable, etc.).

• Espesor del material.

• Diseño de la unión.

• Diseño de las pasadas (orden y espesor principalmente).

• Proceso de soldadura (incluidos precalentamientos y postcalentamientos).

• Temperatura ambiente.

Aunque las deformaciones finales a las que los conjuntos soldados están sometidos dependen directamente de su propia geometría, podemos observar qué esfuerzos produce cada soldadura, de tal forma que podamos anticiparnos al comportamiento final del conjunto, prediciendo los esfuerzos que genera cada cordón. Diferenciamos entre:

• Contracción longitudinal (A): se produce en sentido del eje del cordón de soldadura. Ver imagen siguiente.

• Contracción transversal (B): se produce en sentido perpendicular al eje de la soldadura. Ver imagen siguiente.

• Contracción angular (B): este tipo de contracción es el mismo que la contracción transversal, solo que produce un efecto distinto debido a la posición de las piezas. Ver imagen 6.6

Figura 6.5. Contracciones transversales y longit udinales producidas por la soldadura.



Figura 6.6. Deformación angular de conjunto por contracciones transversales. Supuesta contracción angular.

6.2.1.1.2. Falta de alineación del conjunto

La falta de alineación entre dos piezas soldadas es debida a que las piezas se encuentran en planos paralelos cuando deberían estar contenidas en el mismo plano, tales como las uniones a tope. Evidentemente no se consideran susceptibles de este defecto las piezas a solape o en ángulo.

No es un defecto ocasionado comúnmente por las tensiones de contracción de la soldadura (este tipo de esfuerzos suelen originar deformación angular, combadura o ambas), sino por una mala preparación del material, es decir, previo a la soldadura, en la fase de punteado o cuando hemos posicionado las piezas mediante algún tipo de utillaje, la posición inicial de las piezas no era la correcta.

Figura 6.7. Aspecto característico de dos piezas con falta de alineación.

6.2.1.1.3. Deformación angular en el conjunto

Si dos piezas que debieran estar formando un determinado ángulo (por ejemplo 90°), y tras la soldadura forman un ángulo distinto (por ejemplo 75°), diremos que las piezas tienen deformación angular. Es un efecto normalmente causado por la contracción transversal de la soldadura, evidentemente la mala preparación del material también ocasiona este problema.

Figura 6.8. Aspecto característico de dos piezas posicionadas en ángulo con

deformación angular.



No es sólo un problema que aparezca en piezas posicionadas en ángulo, las contracciones transversales en la soldadura aparecen en todas las posiciones de soldadura. A continuación podemos observar el efecto de las contracciones transversales en piezas posicionadas a tope.

Figura 6.9. Aspecto característico de dos piezas posicionadas a tope con

deformación angular.

6.2.1.1.4. Combadura

Si una pieza debiera de presentar planitud en alguna de sus caras y se encuentra con cierta curvatura, este efecto se conoce como combadura, pudiéndose presentar la deformación contenida en una sola curva o en varias ondulaciones. Este defecto normalmente está causado por la acción de la soldadura, aunque en raras ocasiones las chapas pueden presentar abolladuras o estar curvadas por defectos de almacenaje o producción.

Figura 6.1O. Aspecto característico de un conjunt o con combadura causada por

contracción longitudinal de la soldadura .

6.2.1.1.5. Prevención de las deformaciones

Basándonos en nuestros conocimientos y la experiencia previa, la mejor forma de prevenir la aparición de deformaciones en los conjuntos soldados, es predecir el comportamiento de la soldadura y anticiparnos a sus efectos aplicando técnicas para minimizar o contrarrestar sus efectos.

Podemos clasificar las técnicas para prevenir las deformaciones según a que parte de la soldadura afecten, distinguimos entre:



• Modificar el diseño de la unión.

• Montaje compensado de las piezas.

• Procedimiento de soldeo.

• Secuencia de soldeo.

Modificar el diseño de la unión

Si se presentan problemas de deformación en el conjunto soldado, debemos evaluar la posibilidad de realizar modificaciones en el diseño de la unión, pues existen métodos para reducir los efectos de la contracción de la soldadura que afectan al diseño de la unión.

Los efectos de la deformación serán menores cuanto:

• Menos metal se aporte durante la soldadura: los esfuerzos de dilatación y contracción son proporcionales a la cantidad de metal que se está dilatando y contrayendo.

• Menor sea la cantidad de calor aportado: a menor temperatura menor será la dilatación y posterior contracción.

• Mayor sea la simetría de la unión: las soldaduras simétricas consiguen anular los esfuerzos a los que está sometido el conjunto porque las tensiones se originan en lados opuestos minimizando la deformación.

En la imagen siguiente podemos ver los resultados obtenidos con diferentes preparaciones de bordes. Podemos comprobar los efectos que causan las variaciones de diseño de los bordes:

Figura 6.11. Influencia del diseño de la unión en la deformación del conjunto soldado.



Para reducir los efectos de la deformación en las uniones a tope, debemos realizar las soldaduras de tal manera que:

• La separación de raíz sea la mínima posible (evidentemente debe garantizarse una buena penetración). A menor separación, menos cantidad de metal aportado y, por lo tanto, menores deformaciones.

• Del mismo modo, haremos que el ángulo de chaflán sea el mínimo posible.

o De esta forma se reduce la cantidad de metal aportado.

• Se producirán menores deformaciones con preparaciones en U en lugar de V, especialmente cuando los espesores de las piezas sean elevados. Este tipo de preparación reduce el efecto de los esfuerzos.

• De ser posible se preparan los bordes en doble U o doble V (bordes simétricos). Es el tipo de preparación con la que se logran mejores resultados, también es el método de preparación de bordes más caro y es necesario poder acceder a los dos lados de la unión para realizar la soldadura (esto no es posible en todos los casos). Se recomienda su uso en espesores mayores a 15 mm. Para lograr los mejores resultados se recomienda proceder con la ejecución del soldeo de la siguiente forma:

o En caso de que la posición lo permita (soldadura vertical o cornisa), soldar simultáneamente las dos caras de la unión (esto también sirve para piezas a tope sin preparación de bordes). De esta forma, la tensión producida por la soldadura de una cara contrarresta la tensión producida en la cara opuesta.

• Si no es posible la soldadura simultánea, los cordones deben realizarse de manera alterna en cada cara. En la siguiente imagen se ilustran los efectos de la soldadura correcta, alternando las caras sobre las que se depositan los cordones y otro tipo de soldadura con mal diseño de las pasadas.



Figura 6.12. Resultado de soldadura con uniones e n doble V simétrica con distinta alternancia de cordones.

Las uniones en ángulo sólo son susceptibles de variar el aporte térmico y de reducir la cantidad de material aportado, disminuyendo el tamaño de la garganta de soldadura, teniendo siempre en cuenta que el tamaño de la garganta nunca debe ser menor a la mínima especificada en el diseño de la unión.

Si el diseño lo permite y aunque no sea necesario, se recomienda la soldadura a ambos lados de la pieza posicionada verticalmente para contrarrestar los efectos.

Montaje compensado de las piezas, embridamiento y predeformación

Un método muy eficaz para reducir el efecto de las contracciones es anular o compensar sus efectos. Básicamente esto puede hacerse mediante tres técnicas distintas:

• Embridamiento: consiste en fijar la posición de las piezas de soldadura mediante bridas, sostenes, utillajes de posicionamiento, o cualquier otro método que consiga mantener la posición inicial de las piezas durante la soldadura y posterior enfriamiento. Se debe tener en cuenta que al impedir las deformaciones, las fuerzas de dilatación y contracción crean tensiones internas en las piezas que varían las propiedades mecánicas del conjunto y posibilitan la aparición de grietas.

• Pre-deformación elástica: haciendo uso de resortes, como muelles o gomas, se deforma la pieza en sentido opuesto al efecto que causará la contracción de la soldadura, de tal forma que los resortes absorban el esfuerzo de contracción de la soldadura y la pieza quede con la forma deseada.

• Montaje compensado: consiste en estimar la cantidad de deformación que la soldadura va a producir, y realizar el montaje de tal manera que las piezas disten de la posición deseada la distancia que va a causar la deformación.

De los tres métodos, los mejores resultados se consiguen con el montaje compensado debido a que no se producen tensiones internas, aunque es difícil de aplicar porque no es fácil estimar de manera precisa la cantidad de deformación que se va a producir.

El método del embridamiento es el más utilizado porque es el más fácil de aplicar, aunque necesita de inversión en medios de sujeción y tiempo de preparación, además las piezas quedan tensionadas internamente.

La pre-deformación elástica es un método con el que se obtienen muy buenos resultados cuando se producen muchas piezas iguales. Los buenos resultados obtenidos (dimensiones apropiadas y bajo nivel de tensiones) y la rápida velocidad de preparación del conjunto, compensa la inversión económica en medios y tiempo (resortes y utillaje para el posicionamiento).



Figura 6.13. Pre-deformación elástica previa al s oldeo .

Procedimiento de soldeo

Existen diferentes formas de minimizar los efectos de la contracción que dependen del procedimiento de soldeo a seguir, siendo éstas las siguientes:

• Ejecutar el soldeo de forma rápida, con velocidades de deposición altas, reduciendo el calor aportado.

• En el caso de ser una unión multipasada, completar la unión con el mínimo número de pasadas posible.

• Si el soldeo consiste en realizar soldaduras en un conjunto con varias uniones, comenzar siempre soldando las uniones que provoquen la contracción máxima.

• Ejecutar el soldeo de la manera más simétrica posible, persiguiendo que el efecto de unos cordones contrarreste al efecto de sus opuestos.

• Usar técnicas de precalentamiento y/o postcalentamiento, de esta forma se evita que las piezas se enfríen rápidamente, por lo que se adaptan adecuadamente a los cambios de volumen, reduciendo las tensiones y deformaciones. Es especialmente importante cuando se sueldan piezas de gran espesor (no debemos olvidar que el exceso de calor puede ser muy perjudicial para algunos materiales).

Secuencia de soldeo

La secuencia de soldeo es el orden en que se realizan los cordones y las pasadas de soldadura. Existen técnicas mediante las que se logran menores deformaciones controlando la secuencia de soldadura.

Para uniones a tope existen dos métodos distintos:

• Secuencia de paso de peregrino: es un método que consiste en realizar la soldadura mediante pequeños cordones (6 ó 7 cm), de tal forma que el avance del cordón es opuesto al sentido del soldeo, tal y como se muestra en la imagen siguiente:



Figura 6.14. Secuencia del paso de peregrino.

• Secuencia de soldeo a saltos: es una variación de la secuencia de paso de peregrino. Consiste en realizar cordones distanciados regularmente, soldando también en sentido contrario al avance del soldeo. El orden de los cordones sería tal y como muestra la imagen siguiente.

Figura 6.15. Secuencia de soldeo a saltos.

Son dos métodos especialmente útiles, sirven para uniones largas y en las primeras pasadas en soldaduras de gran espesor, además las soldaduras son sometidas a grandes esfuerzos.

Para uniones en ángulo, si ha de realizarse soldadura a ambos lados, se recomienda una secuencia de soldeo con alternancia de cordones, distanciados regularmente y de longitudes variables, con el objetivo de contrarrestar los efectos de ambos lados. La secuencia sería tal y como se muestra en la siguiente figura:

Figura 6.16. Secuencia para soldadura en ángulo e n forma de T.



6.2.1.2. Forma indeseada del cordón

Entre las imperfecciones de forma, la aparición de secciones inadecuadas del cordón es la imperfección más común cuando se suelda siguiendo una técnica inadecuada.

Si realizamos un corte de la pieza perpendicular al eje de la soldadura, la sección del cordón sería la parte de metal aportado que quedaría expuesta, por decirlo de otra manera, la sección del cordón es el perfil del cordón.

La sección del cordón tiene que ser constante en toda la longitud del cordón y su forma debe corresponder con la que esté definida en el procedimiento de soldadura u otro tipo de especificaciones (también hemos visto en capítulos anteriores que una mala práctica de la soldadura produce secciones inadecuadas, de modo que sabremos qué formas son las más adecuadas). De no cumplirse ambos requisitos, estamos ocasionando una discontinuidad geométrica.

Su aparición está asociada principalmente a un mal control del baño de fusión y una mala selección de parámetros de soldeo.

Se clasifican de la siguiente manera:

• Falta de metal de soldadura.

• Asimetría en la sección del cordón.

• Anchura del cordón irregular.

• Bulto o depresión en el empalme.

• Sobreespesor.

• Desfondamiento.

• Perforaciones.

6.2.1.2.1. Falta de metal de soldadura

El cordón de soldadura, además de rellenar el surco (espacio de separación en piezas posicionadas a tope o el espacio causado por la preparación de los bordes), debe aportar metal de tal forma que supere el espesor de las piezas, este metal en exceso se conoce como sobreespesor, siendo esto necesario último para que el cordón garantice las propiedades mecánicas del conjunto soldado.



Cuando el avance con el baño es excesivamente rápido, el metal aportado es insuficiente para rellenar la garganta de soldadura y crear el sobreespesor adecuado.

Decimos entonces que estamos ante un problema de falta de metal de soldadura. La sección del cordón aparenta cierta concavidad o bien aparece un canal longitudinal en toda la longitud del cordón o de manera aislada, producido por una insuficiente deposición de metal de aporte y de un reparto desequilibrado.

Figura 6.17. Sección de cordón con falta de metal de soldadura.

Para corregir la aparición de falta de metal de soldadura, podemos proceder de las siguientes maneras:

• Reducir la velocidad de avance.

• Mantener la velocidad de avance y usar electrodos de mayor diámetro o mayor rendimiento.

El objetivo en ambos casos es incrementar la cantidad de metal depositado por unidad de longitud.

6.2.1.2.2. Asimetría en la sección del cordón

En el caso de las uniones en ángulo, suponemos un plano imaginario (similar al plano de trabajo definido para precisar la orientación del electrodo) que divide la unión en ángulo en dos partes iguales. El cordón de soldadura debe realizar el aporte de material, de tal forma que se distribuya de igual manera el metal de aporte entre las dos partes que ha creado el plano imaginario, es decir, la distribución del metal de aporte debe ser simétrica a dicho plano, salvo que se especifique lo contrario.

Si el baño de fusión no se distribuye de manera homogénea sobre el eje de la garganta de soldadura (uniones en ángulo), la sección del cordón resultante tendrá un exceso de asimetría.



Figura 6.18. Aspecto característico de cordón asi métrico.

Las principales causas que originan el exceso de asimetría son:

• Mala orientación del electrodo: prestar especial atención al ángulo de trabajo, y mantenerlo de tal forma que el baño de fusión se reparta adecuadamente entre las caras de la garganta.

• Balanceo del electrodo inadecuado: mantener un patrón de cosido que reparta uniformemente el baño de fusión.

• Baño de fusión demasiado líquido: reducir el aporte de calor hasta que el baño tenga la viscosidad apropiada. El exceso de fluidez o falta de viscosidad hace que el baño se descuelgue por efecto de la gravedad.

6.2.1.2.3. Anchura del cordón irregular

Como hemos dicho, la sección del cordón debe ser constante en toda la longitud del cordón.

Esto será así siempre que el avance del baño y el movimiento del electrodo sean suaves y constantes.

Si el avance del baño es irregular, con cambios de anchura y de velocidad de avance, el cordón tendrá una anchura irregular . Esto es debido a que hay tasas de deposición de metal por unidad de longitud no uniformes.

Evidentemente la solución a este problema es mantener la anchura y el avance del baño de fusión constante, controlando el balanceo y la tasa de deposición por unidad de longitud.

6.2.1.2.4. Bulto o depresión en el empalme

Empalmar dos cordones presenta una serie de complicaciones, entre ellas conseguir que la sección del cordón permanezca constante, sin alteraciones. Esto no es fácil pues el baño de fusión está compuesto por escoria y metal de aporte, y el metal dentro del baño



no se comporta de la misma manera sobre una garganta constante que al sobreponerse sobre otro cordón. Es necesaria práctica y experiencia para no producir un defecto de depresión o abultamiento en el empalme. Podemos ver su apariencia en la imagen siguiente.

Figura 6.19. Aspecto característico de empalmes d efectuosos por abultamiento y por

depresión respectivamente.

Para evitar la aparición de esta discontinuidad recomendamos seguir una técnica adecuada para el empalme de cordones, tal y como se ha explicado en unidades anteriores (Unidad 5, Técnicas Operativas).

6.2.1.2.5. Sobreespesor

Si el avance del baño es excesivamente lento, estamos aportando más metal del necesario, por lo que la sección del cordón presentará un abultamiento excesivo.

Este problema es conocido como sobreespesor en el cordón.

Figura 6.20. Sección de cordón sobreespesor .

6.2.1.2.6. Desfondamiento

Existe un problema asociado al efecto de la acción gravitatoria ejercida sobre el baño de fusión. Cuando el baño es muy fluido (asignación de corriente elevada), su propio peso ejerce fuerzas superiores a su propia resistencia , proporcionada por el efecto de la viscosidad, por lo que el cordón adopta una forma característica a causa de este efecto, distinta según la posición en la que se esté soldando porque la gravedad afecta al baño de manera diferente.

Dicho problema se conoce como desfondamiento, podríamos decir coloquialmente que el baño se ha “escurrido”.

Su efecto y aspecto son evidentemente indeseables, ya que la sección del cordón obtenida no se ajusta a la deseada.

Según la posición de soldadura pueden clasificarse en:



• Desfondamiento en posición plana.

• Desfondamiento de cornisa.

• Desfondamiento en techo.

• Desfondamiento en soldadura vertical.

• Desfondamiento en ángulo.

• Desfondamiento en solape.

Podemos ver su aspecto en la siguiente imagen:

Figura 6.21. Aspecto de cordones con desfondamien to: Desfondamiento de cornisa: 1. Desfondamiento en techo: 2 (El desfondamiento en po sición plana es similar al desfondamiento en techo, aunque es menos usual). Desfondamiento en ángulo: 3. Desfondamiento en sola pe: 4.

La aparición de esta discontinuidad puede estar ocasionada por diferentes causas:

• Exceso de calor aportado: reducir el valor de la intensidad de corriente y/o disminuir la longitud de arco.

• Baño de fusión excesivo: reducir el tamaño del baño de fusión, aumentando la velocidad de avance y disminuyendo el balanceo.

• Electrodo inapropiado: no todos los electrodos permiten la soldadura en todas las posiciones. Comprobar que el electrodo permite la soldadura en la posición que estemos trabajando.

• Balanceo inadecuado: seguir el tipo de balanceo aconsejado a cada posición de soldadura.

• Mala preparación de bordes:



o En la soldadura en cornisa: reducir el ángulo de chaflán de la pieza que soporta el baño tanto como sea posible.

o En soldadura plana: reducir la separación de raíz y/o aumentar el tamaño del talón.

o En soldadura en techo: reducir el ángulo de chaflán.

6.2.1.3. Perforaciones

Si el aporte térmico durante la soldadura es excesivo y prolongado el material base puede llegar a calentarse hasta el punto de perder su resistencia, haciendo que el peso propio de la soldadura produzca perforaciones.

Figura 6.22. Aspecto de cordón con perforaciones.

Las soluciones posibles son:

• Reducir el aporte de calor:

o Usar electrodos de menor diámetro.

o Reducir al máximo el valor de la corriente.

o Usar longitudes de arco cortas.

o Emplear respaldos.

6.2.2. Discontinuidades en el cordón de soldadura

Los defectos por discontinuidades en el cordón son todos aquellos ocasionados por la presencia de algún elemento extraño en el interior del cordón o por variaciones en la sección de éste, sin ser problemas asociados a la forma.

Si el metal no es continuo, no se puede garantizar que en condiciones de servicio su comportamiento sea el adecuado, por lo que su funcionalidad puede estar comprometida. De ahí deriva su determinación como defecto.

Se agrupan y clasifican de la siguiente manera:

• Inclusiones de escoria, óxidos y sólidos no metálicos.



• Porosidad y sopladuras.

• Mordeduras.

• Grietas.

• Falta de fusión y penetración.

• Rechupes.

• Irregularidades superficiales.

• Garganta insuficiente o excesiva.

6.2.2.1. Inclusiones sólidas

Las inclusiones sólidas son discontinuidades de la soldadura causadas por la presencia de óxidos y sólidos no metálicos en el cordón.

Figura 6.23. Aspecto característico de cordón con inclusiones sólidas.

Según la procedencia del agente contaminante podemos clasificar las inclusiones de la siguiente manera:

• Inclusiones sólidas de origen externo.

• Inclusiones sólidas originadas por el soldeo.

Es evidente que la presencia de sólidos de origen externo es independiente de la operación de soldadura. Son causa de una deficiente limpieza y descascarillado del material base o eliminación incompleta de la escoria de cordones anteriores en soldadura multipasada.

Sin embargo, también ocurre que sea el propio soldeo quien genere las escorias que quedan atrapadas. En este caso, las inclusiones sólidas son debidas al fundente del electrodo principalmente. En condiciones normales solidificaría sobre el cordón



protegiéndolo de los efectos perniciosos de la atmósfera, pero a causa de la mala técnica de soldadura las escorias quedan atrapadas en el interior del cordón.

6.2.2.1.1. Tipos de inclusiones sólidas

• Óxidos metálicos: en el caso de los aceros al carbono, la temperatura de fusión de los óxidos de hierro (Fe203) es ligeramente superior al punto de fusión del

metal (los óxidos funden a unos 1560ºC), por lo que el calor existente en el baño suele ser suficiente para fluidificar el óxido y mediante la acción de limpieza de los elementos de revestimiento, incluirlo en las escorias eliminándolo efectivamente del cordón de soldadura. Pero si los óxidos se presentan en forma de cúmulos o el baño no tiene la agitación suficiente, los óxidos quedan atrapados en el interior del cordón, causando la discontinuidad del metal de soldadura.

• Inclusiones de escoria: son residuos de las escorias producidas por el revestimiento del electrodo. Éstas deberían haberse depositado sobre el cordón durante la solidificación de éste, pero por diversas razones quedan atrapadas en el cordón.

Las causas de que los fundentes queden atrapados en el cordón son principalmente:

• Intensidad de soldeo insuficiente: si la intensidad de corriente es insuficiente, no existe el calor suficiente en el baño de fusión, por lo que no existe la agitación térmica necesaria para que los fundentes sobrefloten el metal depositado, quedando atrapados en el interior del cordón.

• Adelantamiento del baño de fusión, el efecto que ocurre cuando se adelanta el baño de fusión es distinto. Este es un efecto muy común cuando se suelda en vertical descendente o cuando los ángulos de avance del electrodo son excesivos.

Sucede que el baño de fusión adelanta a la proyección del arco eléctrico, y por lo tanto no recibe toda la temperatura que éste genera, por lo que comienza a solidificar. Cuando se avanza con el arco, se tiene que refundir el baño adelantado y en la mayoría de los casos, el calor que genera el arco es insuficiente para refundirlo de manera eficaz, originando las inclusiones de escoria.

• Balanceo del electrodo con brusquedades: puede ocurrir que, cuando los movimientos del electrodo son demasiado bruscos, se origine un efecto similar al adelantamiento del baño.

• Alojamiento del cordón: como veremos más adelante podemos tener problemas de inclusiones de escorias cuando el cordón deba de ejecutarse sobre zonas con mala accesibilidad para el baño de fusión, tales como oquedades y regatas, sin



agitación ni participación efectiva en el baño de fusión, las escorias quedan atrapadas.

• Inclusiones metálicas: puede producirse que se introduzca un fragmento de metal en el baño de fusión, si el calor del baño no llega a fundirlo completamente quedará como inclusión. Podría tratarse de una púa de un cepillo de acero inoxidable o una viruta de metal procedente del corte.

o No es un tipo de inclusión muy característica de la soldadura con electrodo, es más común en soldaduras TIG, donde parte del electrodo no fusible se desprende, alcanzando el baño y quedando como inclusión.

• Otras inclusiones no metálicas: existen varios contaminantes que se introducen en el baño de fusión por falta de limpieza de la zona de soldadura y quedan atrapados en el cordón. Principalmente son cascarillas (originadas en la producción del metal base), escorias de cordones anteriores mal eliminadas, restos de tiza o clariones de marcar, arena, piedrecitas, etc. Todos estos elementos tienen carácter refractario, es decir, tienen un elevado punto de fusión, por lo que el calor existente en el baño de fusión no es suficiente para fundir dichos compuestos, tampoco la agitación del baño no es suficiente para hacer sobreflotar dichas inclusiones y poder eliminarlas del baño con el resto de escorias y fundentes, quedando atrapadas en el cordón de soldadura, causando la inclusión de escoria propiamente dicha.

6.2.2.1.2. Localización de las inclusiones sólidas

No todas las inclusiones que hemos estudiado aparecen de la misma forma. La forma en que se presenten nos informará de la naturaleza del defecto. Se distinguen claramente dos formas de presentarse:

• Inclusión puntual o aislada.

• Inclusión alineada.

Si tenemos inclusiones aisladas será evidente que el problema originario se habrá presentado de manera puntual y no se ha repetido en toda la soldadura. Aunque los problemas de inclusión de escorias son considerados graves, este tipo de inclusión no tiene una solución difícil.

Ante el caso de inclusiones alineadas debemos tener presente que el problema ha existido de manera constante durante todo el soldeo. El problema puede estar asociado a una mala técnica de soldadura, un mal diseño de la junta, al mal diseño del orden de las pasadas o a una limpieza incompleta.



La localización de la escoria puede ofrecernos información acerca del origen del defecto, presentándose principalmente las siguientes localizaciones:

• Inclusiones de escoria en la raíz.

• Inclusiones de escoria entre el cordón y el metal base.

• Inclusiones de escoria entre cordones o entre cordón y metal base

o (soldadura multipasada).

Inclusiones de escoria en la raíz

Los defectos por inclusiones de escoria en la raíz suceden porque el baño de fusión no aporta la energía calorífica suficiente como para fundir adecuadamente el talón de la raíz. Es la consecuencia de una separación entre bordes demasiado pequeña o de una intensidad de soldeo demasiado baja.

En ambos casos, el enfriamiento del baño en esa zona es demasiado rápido, y la estrechez entre los bordes condiciona una débil agitación en el baño, por lo que la escoria no puede sobreflotar, quedando atrapada en esta zona.

Si el problema de inclusión persiste aun cuando se emplea mayor corriente y si el diseño lo permite, la mejor opción es eliminar la separación entre bordes, posicionando las piezas a tope sin separación en la raíz.

Figura 6.24. Aspecto característico de cordón con inclusión de escorias en la raíz.

Inclusiones de escoria entre el cordón y el metal base

Las inclusiones de escoria entre el cordón y el metal base son muy comunes en soldadura en ángulo. Cuando la intensidad es demasiado baja o la oscilación del electrodo no se practica de manera correcta, el metal aportado no se distribuye creando una sección apropiada, generando inclusiones de escoria muy características.



El metal aportado entra en contacto con el metal base de la pieza vertical, enfriándose rápidamente, bloqueando los fundentes del baño y ocasionando la inclusión de escoria alineada a la pared de la pieza.


Inclusiones de escoria entre cordones o entre cordón y metal base (soldadura multipasada)

Las Inclusiones de escoria entre cordones solo pueden ocurrir cuando estamos ante soldaduras de pasadas múltiples. No consideramos en este caso las inclusiones ocasionadas por la falta de limpieza de las soldaduras precedentes, sino inclusiones causadas por la práctica del cordón.

En la totalidad de los casos este defecto está originado por un mal diseño entre pasadas. En ambos casos se ha creado una estría o regata profunda y estrecha, a la que el baño de fusión no alcanza por completo (y si lo alcanza no puede agitarse suficientemente) y, por lo tanto, deja inclusiones de escoria.

En la soldadura multipasada siempre debemos ejecutar los cordones de tal manera que las pasadas siguientes no encuentren ninguna dificultad para fundir todas las partes adyacentes, tales como zonas estrechas y profundas, tal y como hemos dicho.


No es necesario que cualquiera de los problemas estudiados como inclusiones de escoria alineada se presente en toda longitud del cordón. El origen del problema puede



aparecer puntualmente y posteriormente desaparecer, sin afectar a toda la longitud, tiene esta designación porque su aparición siempre estará alineada (paralelamente) con el eje longitudinal del cordón.

6.2.2.1.3. Corrección de las discontinuidades ocasionadas por inclusiones sólidas

Si en el desarrollo de tu práctica de soldadura se presenta este defecto, puedes consultar la siguiente tabla donde se evalúan las posibles causas y la manera de solucionarlo:

CAUSA REMEDIO

Presencia de contaminantes y/o escorias. Extremar la limpieza.

Intensidad de soldeo demasiado baja. Subir el valor de la intensidad hasta que el baño de fusión permita la salida de la escoria antes de

que el metal aportado solidifique.

Velocidad de desplazamiento excesivamente rápida.

Reducir la velocidad de desplazamiento, hasta que el baño de fusión disponga de la energía

calorífica necesaria para hacer sobreflotar escorias y otras inclusiones.

Fallo en el balanceo del electrodo. Realizar el movimiento de balanceo de forma que el baño de fusión se reparta correctamente a

través de la junta, observando que funda correctamente los dos bordes de la unión.

Distancia entre bordes excesivamente estrecha. Aumentar la distancia entre bordes o posicionar las piezas, de tal forma que exista contacto

directo entre ellas.

Soldeo multipasada sin eliminar la escoria de pasadas anteriores.

Retirar totalmente la escoria del cordón precedente antes de continuar con el cordón

siguiente.

Mal diseño de las pasadas en soldadura multipasada.

Prever un sistema de pasadas que no genere alojamientos estrechos y profundos.

Figura 6.27. Causas y remedios de problemas por i nclusión de escorias.

6.2.2.2. Porosidad y sopladuras

Poro y sopladura son dos términos usados de manera confusa dentro del sector. Suele usarse mayormente el término poro o porosidad, para referirse tanto a porosidad como a sopladura. Este uso es erróneo, pues los poros son sopladuras con forma claramente esférica, por lo que este fenómeno, técnicamente, siempre será conocido como sopladura.

Las sopladuras son defectos causados por la inclusión de gases en el baño de fusión, quedando atrapados en el metal formando cavidades en superficie o bolsas de gas internas.



La presencia de estos gases en el baño de fusión tiene dos orígenes:

• Gases atmosféricos.

• Gases procedentes de diversas reacciones químicas.

Los gases atmosféricos, principalmente hidrógeno y nitrógeno, se introducen en el baño de fusión cuando la función protectora del revestimiento pierde su eficacia.

El nitrógeno forma parte de la atmósfera como gas y su introducción a la soldadura siempre será a través de esta vía, es decir, para introducir nitrógeno en la soldadura es necesario introducir aire de la atmósfera en la soldadura.

Sin embargo, el hidrógeno no está presente en la atmósfera como gas de forma natural (puede existir si se ha liberado hidrógeno artificialmente). Su presencia está vinculada a la existencia de humedad en el aire, al entrar en contacto con el calor de la soldadura, las moléculas de agua se disocian en oxígeno e hidrógeno (el oxígeno forma óxidos de hierro y el hidrógeno queda libre).

Es importante conocer que el hidrógeno se introduce como humedad, no como gas libre, de modo que debemos considerar que existe hidrógeno en las piezas, en los electrodos y también en el aire.

Otros gases son introducidos en el baño de fusión por la presencia de sustancias contaminantes en el electrodo o en el metal base (aceites, pinturas, líquidos de corte, etc.). El calor aportado por el arco eléctrico disuelve estas sustancias, ocasionando reacciones químicas que generan dichos gases.

Figura 6.28. Aspecto característico de un cordón con sopladuras .

6.2.2.2.1. Tipos de sopladuras

Según la concentración, cantidad, localización y características del gas, se crean sopladuras de distintas formas, pudiéndose clasificar de la siguiente manera:

• Sopladura.



• Poro o porosidad.

• Sopladura vermicular.

Sopladura

Las sopladuras son cavidades de forma aparentemente cilíndrica, con bordes redondeados, de distintas longitudes.

Figura 6.29. Aspecto característico de cordón con sopladura.

La aparición de esta discontinuidad está ocasionada por una inclusión de gases elevada. En la mayoría de los casos será considerada como defecto, ya que afecta notablemente a la resistencia mecánica del conjunto soldado.

Poro o porosidad

Los poros son sopladuras de forma esférica, similar a las burbujas de una bebida gaseosa.

Figura 6.30. Aspecto característico de cordón con poro.

Esta sopladura aparece cuando ha existido una contaminación por gases muy leve. Si su aparición está localizada y es poco numerosa, esta discontinuidad no se considera defecto, excepto cuando las exigencias a las que está sometida la soldadura son muy elevadas.

Sopladura vermicular

La sopladura vermicular debe su nombre al aspecto de la cavidad creada, similar a la perforación que originaría un gusano, por esto también son conocidas como agujeros de gusano.



Tiene forma de tubo deformado, está ocasionado por una emanación de gas mientras el metal solidifica. Dependiendo de la forma de solidificación y del gas atrapado, forma un tipo de cavidad u otra, aunque normalmente se distribuyen en forma de espina de pescado.

Figura 6.31. Aspecto característico de cordón con sopladura vermicular.

Su aparición es crítica para la soldadura. Debe hacerse un examen exhaustivo hasta determinar la causa de su aparición y erradicarla completamente.

Mientras no garanticemos esto, no estamos en disposición de ejecutar una soldadura de calidad.

6.2.2.2.2. Localización de las sopladuras

Cualquiera de las tres formas de cavidades puede aparecer en la soldadura con distintas localizaciones o distribuciones a lo largo de la unión soldada, pudiéndose clasificar en:

• Sopladura agrupada.

• Sopladura uniforme.

• Sopladura alineada.

• Sopladura alargada.

• Picadura.

Sopladura agrupada

Se considera sopladura agrupada cuando aparecen un conjunto de sopladuras muy próximas unas de otras, formando un cúmulo diferenciado (el resto de material se presenta sano).

El elemento generador del defecto se ha presentado puntualmente y no se ha repetido en el resto del desarrollo de la soldadura. Puede tener causa en distintos orígenes: suciedad, falta de protección del revestimiento, mala técnica, corriente de aire, etc. Con frecuencia se presenta en el inicio y en la parada del cordón, originado por usar una técnica de inicio o parada inadecuada.



Figura 6.32. Aspecto característico de cordón con sopladura agrupada.

Sopladura uniforme

La sopladura uniforme, tal como su nombre indica, se presenta de manera uniforme en toda la soldadura, regularmente distribuida a lo largo de ésta. Es evidente que el agente generador de las sopladuras ha estado presente en toda la soldadura.

Figura 6.33. Aspecto característico de cordón con sopladura uniforme .

Sopladura alineada

La sopladura alineada se caracteriza por presentarse de manera uniforme y distribuida de forma paralela al eje de la soldadura. Su aparición está estrechamente relacionada con agentes contaminantes en el metal base, que también están distribuidos de manera paralela al eje de soldadura, siendo causadas principalmente por contaminación en la junta de soldadura, en la raíz o en los límites del cordón (humedad, pinturas, aceites u otros recubrimientos).

Figura 6.34. Aspecto característico de cordón con sopladura alineada.

Sopladura alargada

La sopladura alargada es una sopladura grande, no presenta apariencia esferoidal sino tubular de gran diámetro, orientado paralelamente al eje de la soldadura.

Es una sopladura del tipo vermicular. Su aparición es poco común, ya que la difusión de gas en el baño de fusión está sincronizada con su velocidad de solidificación y necesita de mucha inclusión gaseosa para generar este efecto.



Figura 6.35. Aspecto característico de cordón con sopladura alargada.

Picadura

La picadura es un tipo de sopladura de pequeño tamaño, caracterizada por emerger a la superficie del cordón, produciendo un efecto similar al que se conseguiría golpeando con una herramienta afilada la superficie del cordón, de ahí deriva su nombre.

Figura 6.36. Aspecto característico de cordón con picadura.

6.2.2.2.3. Corrección de las discontinuidades ocasionadas por sopladuras

Como hemos comentado con anterioridad, las sopladuras y porosidades tienen su origen en la presencia de distintos agentes contaminantes característicos durante la soldadura (gases, pinturas, aceites, líquidos de corte, etc.), también derivan de una mala técnica o una mala selección de los parámetros de soldeo.

Si en tu práctica de soldadura se presenta este tipo discontinuidad, recuerda como has ejecutado el cordón. Un análisis del tipo de sopladura y su localización puede arrojar información clarificadora de su origen.

Para facilitar el trabajo de identificación de las causas, puedes consultar la siguiente tabla donde se evalúan las posibles causas de este defecto y la manera de solucionarlo:

CAUSA REMEDIO

Arco demasiado largo.

Iniciar el arco con una longitud adecuada y mantenerla durante todo el soldeo. Sincronizar el

avance con la fusión del electrodo.

Arco demasiado ancho.

Reducir el valor de la intensidad de corriente hasta el correspondiente para el tipo de electrodo

y soldadura con la que estemos trabajando.

Suciedad en el metal base (cascarillas, aceite, grasa, taladrinas, pinturas u otros

recubrimientos).

Antes de comenzar con el soldeo, asegurarse que el metal base está libre de cualquier

elemento contaminante.



Electrodos húmedos o contaminados.

Manipular los electrodos con guantes limpios y secos.

Conservar los electrodos evitando su contaminación por polvo o cualquier fuente de

suciedad.

Evitar estrictamente el contacto con agua o cualquier otro líquido.

Mantener los electrodos en hornos de resecado durante el almacenamiento y en estufas portátiles para el consumo, siempre que el tipo de electrodo

lo requiera.

Mala práctica.

Mantener los ángulos de orientación del electrodo sin variaciones.

Avanzar con el baño de fusión de manera suave y constante.

La oscilación del electrodo debe realizarse con la anchura precisa (aproximadamente el doble del diámetro del electrodo), de manera constante y

sin brusquedades.

Factores ambientales.

La soldadura mediante electrodo revestido permite la soldadura en exteriores, pero debemos

extremar las precauciones ante factores ambientales adversos como precipitaciones

suaves o viento.

La soldadura con electrodo está prohibida con lluvia, nieve o viento fuerte.

Figura 6.37. Causas y remedios de discontinuidade s originadas por sopladuras.

6.2.2.3. Mordeduras

La mordedura es un problema de discontinuidad que se presenta en el metal base, caracterizado por la pérdida de espesor en forma de erosión o cavidad.

Durante la fusión del electrodo, el metal base alcanzado por el arco eléctrico se funde y pasa a formar parte del baño de fusión. Si el metal base fundido no lo repone el cordón, aparece la cavidad o erosión conocida como mordedura.

Aparecen localizados en los límites del cordón, comúnmente en las soldaduras en ángulo. El metal base queda erosionado, de tal forma que los bordes del cordón aparentan dientes de sierra que lo "muerden".

También aparecen en soldadura plana, con menor facilidad para apreciar los dientes, se presenta como una disminución de sección del metal base en el borde del cordón, más apreciable en espesores finos.

Es un problema fácil de identificar y solucionar, aunque sus efectos sobre el conjunto soldado pueden ser peligrosos, porque los esfuerzos a los que está sometida la pieza



se concentran en la mordedura haciendo que la fractura sea más fácil y, por lo tanto, disminuye la resistencia mecánica del conjunto.

Figura 6.38. Aspecto característico de cordón con mordeduras.

En la siguiente tabla analizamos las causas de este defecto y como solucionarlas:

CAUSA REMEDIO

Intensidad de soldeo excesiva.

Reducir el valor de la corriente hasta ajustarlo al valor apropiado para el diámetro, posición y tipo

de electrodo que estemos haciendo uso.

Arco largo.

Reducir la longitud de arco hasta alcanzar la longitud apropiada para el diámetro y tipo de

electrodo que estemos usando.

Velocidad de desplazamiento demasiado rápida.

Reducir la velocidad de desplazamiento hasta que el baño de fusión tenga el tamaño adecuado para

rellenar el metal base fundido por el calor del arco.

Brusquedades en el movimiento del electrodo.

La oscilación del electrodo debe ser constante, dentro de los límites admitidos y sin

brusquedades (el movimiento de balanceo del electrodo será aproximadamente dos veces el

diámetro del mismo).

Ángulo de desplazamiento excesivamente pequeño. (Electrodo casi perpendicular a la

pieza).

Orientar correctamente el electrodo y mantenerla

durante todo el soldeo.

Figura 6.39. Causas y remedios de problemas por m ordeduras.

6.2.2.4. Grietas

Las grietas son un tipo de discontinuidad producida por la rotura localizada del material. La rotura del material siempre se produce por la existencia de fuerzas superiores a la resistencia del material, dichas fuerzas tienen origen por efecto del enfriamiento u otros tipos de tensiones, como las originadas por el embridamiento.

Podemos clasificarlas según distintos criterios:

• Clasificación según tamaño.



• Clasificación según momento de aparición.

• Clasificación según localización.

• Clasificación según orientación.

6.2.2.4.1. Clasificación de las grietas según tamaño

La clasificación según tamaño es la siguiente:

• Grietas.

• Micro grietas.

Las grietas son roturas de material de tamaño igual o superior a un milímetro. Son perceptibles al ojo humano en condiciones de buena iluminación y limpieza.

Las micro grietas son roturas de material a nivel microscópico (inferiores a 1mm). Son necesarios métodos de inspección (lentes o microscopios) para poder observarlas.

6.2.2.4.2. Clasificación según el momento de aparición

Según el momento de aparición podemos clasificar las grietas en:

• Agrietamiento en frio.

• Agrietamiento en caliente.

El agrietamiento en frio es un tipo de rotura que tiene origen cuando el cordón se encuentra plenamente solidificado.

Su aparición está ocasionada por una falta de tenacidad del metal, el cual está sometido a fuertes tensiones de contracción. El efecto es mucho mayor y más fácil de manifestarse cuanto menos dúctil es el material a soldar.

Este comportamiento del metal suele estar relacionado con problemas de contaminación, especialmente cuando introducimos hidrógeno (humedad) y otros gases atmosféricos en la soldadura (especialmente nitrógeno).

También presentan problema de agrietamiento en frío los metales con grano grueso o recrecido. Por lo que la aparición de grietas puede estar manifestando que el metal base sufre de este problema.



Para evitar la aparición del agrietamiento en frío se recomienda emplear electrodos de bajo contenido en hidrógeno y aplicar precalentamientos al inicio y entre pasadas (no debemos olvidar que los precalentamientos pueden ser muy perjudiciales en soldadura de materiales propensos al crecimiento de grano).

El agrietamiento en caliente tiene su origen y propagación entre los granos que forman el metal, durante la solidificación, sin que el metal esté plenamente en fase sólida.

Durante la fase de solidificación, ciertos compuestos acumulados en los límites de grano, tienen un punto de fusión mucho menor que el punto de fusión del metal, por lo que se encuentran en fase líquida cuando el metal solidifica y las tensiones de contracción hacen que el metal se agriete fácilmente, ocasionado por la separación entre los granos. El problema se agrava cuanto mayor es el tamaño de los granos y cuanta mayor es la concentración de azufre en el metal (éste forma sulfuro de hierro en los límites de grano, el cual tiene bajo punto de fusión y baja resistencia mecánica).

No es un problema en el cual las competencias profesionales del soldador puedan solucionarlo. En caso de ser determinado este tipo de fallo, en la mayoría de los casos será necesario modificar el material del conjunto soldado, seleccionando aceros de grano fino o incluyendo elementos aleantes (en el metal base o en el electrodo), que minimicen el efecto de los constituyentes acumulados en los límites de grano, o bien cambiar el metal de aporte, pero como decimos este tipo de decisión la debe tomar el ingeniero.

Podemos atenuar los efectos que producen este tipo de agrietamiento modificando el procedimiento de soldeo. Se recomienda realizar precalentamientos al inicio y entre pasadas, también usar intensidades de corriente más bajas.

6.2.2.4.3. Clasificación de las grietas según su localización

Clasificamos las grietas según su localización en:

• Grietas en el metal de soldadura (M.A: Metal de Aportación)

• Grietas en la línea de fusión.

• Grietas en la zona afectada térmicamente (Z.A.T).

• Grietas en el metal de base (M.B: Metal Base).

• Grietas en el cráter del cordón.



Figura 6.40. Localización de grietas.

Consideramos como grietas en el metal de soldadura, aquellas que aparecen dentro de la sección del cordón, exceptuando las que aparecen en el cráter del cordón (las cuales son tratadas de forma independiente). Suelen estar asociadas a problemas de contaminación y cambio de propiedades del metal.

La línea de fusión es la línea de transición entre metal fundido y metal sólido. El metal existente en las inmediateces a dicha línea es el metal con mayor probabilidad de sufrir temples. Si aparecen defectos localizados en dicha línea, es posible que estemos ante un caso de este tipo de problema.

El fenómeno conocido como temple se trata más adelante en esta unidad, en el apartado de defectos que modifican las propiedades del metal base.

La zona afectada térmicamente es la parte de metal base próximo a la línea de fusión y el cordón. Recibe calor por efecto de la fusión del cordón, alcanzando temperaturas elevadas. En ciertos tipos de aleaciones dichas temperaturas pueden producir transformaciones químicas y metalúrgicas en el metal. Es muy probable que la aparición de dichas grietas esté causada por problemas de recrecimiento de grano.



También se trata más adelante, en el apartado de defectos que modifican las propiedades del metal base.

Cuando aparecen grietas localizadas fuera del metal de soldadura y también de la zona afectada térmicamente se considera que son grietas en el metal base.

Su aparición está causada por concentración de tensiones, bien por la propia geometría de la pieza, bien por técnicas de embridamiento.

La aparición de grietas en el cráter del cordón es el fenómeno más usual de agrietamiento. El cráter aparece porque es la última zona en solidificar. El enfriamiento del cordón es desde afuera hacia adentro, por lo que la parte final en solidificar, en su contracción por pérdida de temperatura, encuentra todo el metal solidificado en su entorno, por lo que en muchos casos, dichas tensiones, llegan a agrietar el metal

Figura 6.41. Cordón con grietas en el cráter.

6.2.2.4.4. Clasificación de las grietas según su orientación

La clasificación según su orientación es la siguiente:

• Grieta longitudinal.

• Grieta transversal.

• Grietas radiales.

• Grietas discontinuas.



Las grietas longitudinales son grietas que aparecen aproximadamente paralelas al eje de la soldadura, pudiéndose localizar en cualquiera de las zonas vistas anteriormente.

La grieta transversal es perpendicular al eje de soldadura.

Si existe un punto o foco desde el que se propagan distintas grietas, estamos ante una distribución de grietas radiales.

Si en cualquiera de las orientaciones anteriores se nos presenta una grieta intermitente, no continua, estamos ante un caso de grietas discontinuas.

6.2.2.4.5. Corrección de las discontinuidades ocasionadas por grietas

Es importante conocer que las tensiones que producen las grietas son perpendiculares a la orientación de la grieta, de esta forma podemos identificar los esfuerzos que las causan.

Un análisis del tipo de grieta, localización y orientación, puede arrojar mucha información sobre la causa que produce su aparición. Una vez identificada la causa, debemos eliminarla o bien minimizar sus efectos al máximo.

Si un cordón sufre de agrietamiento debe eliminarse la zona afectada por la grieta y volver a ejecutar la soldadura, tratando de evitar su aparición nuevamente.

Ante la aparición de grietas en la práctica de soldadura, puedes consultar la siguiente tabla donde se resumen las principales causas originadas por la técnica de soldadura:

Pueden existir razones de agrietamiento con origen ajeno a la soldadura como metales de mala soldabilidad o tensiones en el material debidas a procesos de fabricación previos al soldeo.

CAUSA REMEDIO

Agrietamiento en el cráter del cordón por

interrumpir el arco bruscamente.

Interrumpir el arco suavemente, aumentando su longitud hasta que se apague. De esta forma se

consigue que el llenado y enfriamiento de la oquedad del cráter sea progresiva.

Agrietamiento por enfriamiento excesivamente

rápido.

Emplear técnicas de pre y postcalentamiento para evitar los cambios de temperatura bruscos.

Reducir los valores de intensidad de soldeo.



Agrietamiento en la zona afectada térmicamente por sobrecalentamiento prolongado.

Reducir los valores de corriente, ajustarlos al mínimo sostenido por el electrodo.

Emplear soldaduras multipasada con electrodos de menor diámetro, realizando pausas entre

pasadas para que la pieza se enfríe.

Embridamiento excesivo.

Dotar al conjunto mayor libertad para acomodar las dilataciones y contracciones, de tal forma que

no se produzcan tensiones.

Figura 6.42. Causas y remedios de problemas por a grietamiento.

6.2.2.5. Falta de fusión y penetración

Nos referimos a una discontinuidad por falta de fusión y/o penetración cuando por diferentes impedimentos no llega a existir unión o fusión entre el metal depositado y el metal base, o entre metal depositado y el metal depositado en pasadas anteriores.

En realidad se trata de dos defectos bien diferenciados:

• Falta de fusión.

• Falta de penetración.

6.2.2.5.1. Falta de fusión

La falta de fusión es un defecto caracterizado por presentar una falta de unión entre el metal aportado y el metal base, o entre metal aportado en pasadas distintas. A este fenómeno también se le conoce como pegadura. Puede presentarse de manera aislada o durante toda la longitud del cordón.

Se pueden distinguir las siguientes localizaciones de falta de fusión:

• Falta de fusión en los bordes.

• Falta de fusión entre pasadas.

• Falta de fusión en la raíz de soldadura.



Figura 6.43. Defectos característicos de falta de fusión: 1. Falta de fusión en los bordes. 2. Falta de fusión entre pasadas. 3. Falta de fusión en la raíz de soldadura.

Si en la práctica de tu soldadura descubres discontinuidades por falta de fusión, puedes recurrir a la siguiente tabla donde se resumen las principales causas y remedios:

CAUSA REMEDIO

Intensidad de soldeo insuficiente.

Incrementar la intensidad de soldeo hasta que sea la adecuada.

Velocidad de desplazamiento excesiva.

Disminuir la velocidad de desplazamiento hasta que el baño de fusión realice una unión efectiva.

Orientación inadecuada del electrodo.

Mantener los ángulos especificados para la orientación adecuada según posición y tipo de

soldadura.

Presencia de óxidos, escoria mal eliminada u otros contaminantes que impiden la correcta

fusión del material base.

Extremar las condiciones de limpieza de los chaflanes y los bordes hasta una distancia de 25

mm.

Extremar las precauciones en soldaduras de aceros inoxidables y aluminios.

La acumulación de óxidos u otros contaminantes reduce la temperatura del baño de fusión,

dificultando la fusión del metal base o bien actúan como una película refractaria haciendo imposible

la soldadura.

Figura 6.44. Causas y remedios de problemas por f alta de fusión.



6.2.2.5.2. Falta de penetración

La falta de penetración es un tipo de discontinuidad caracterizada por la ausencia de fusión en la zona conocida como raíz de la soldadura. La raíz es la parte de mayor profundidad en la fusión del metal base.

Figura 6.45. Penetración de raíz.

Una fusión de raíz insuficiente es debida a que el calor del baño no es suficiente para fundir el espesor deseado en el metal base. Puede presentarse de manera localizada o en toda la longitud de la unión.

Figura 6.46. Aspecto característico de cordones c on falta de penetración.

Figura 6.47. Aspecto característico de cordones c on falta de penetración.



En la tabla siguiente se recogen las principales causas y remedios asociados a la falta de penetración:

CAUSA REMEDIO

Tacón de la raíz demasiado grande.

Si el diseño lo permite, reducir el tamaño del tacón. Si no lo permite, aumentar valores de la

corriente usando respaldo.

Separación en la raíz insuficiente.

Separar las piezas hasta que el baño de fusión alcance por completo la raíz.

Falta de alineación entre piezas.

Preparar y posicionar las piezas de forma correcta.

Intensidad de soldeo insuficiente.

Incrementar la intensidad de soldeo hasta que sea la adecuada.

Velocidad de desplazamiento excesiva.

Disminuir la velocidad de desplazamiento hasta que el baño de fusión realice una unión efectiva.

Diámetro de electrodo demasiado grande.

Seleccionar un diámetro de electrodo que permita el acercamiento necesario a la raíz.

Diámetro de electrodo demasiado pequeño.

Seleccionar un diámetro suficiente para que genere un baño suficientemente grande como

para producir una buena penetración.

Figura 6.48. Causas y remedios de problemas por f alta de penetración .

6.2.2.5.3. Solapamiento

Existe un efecto similar a una falta de fusión en los bordes, aunque no es debido a la falta de calor en el baño, sino a un exceso de metal depositado. Se conoce como solapamiento.

Cuando el baño de fusión se engrosa demasiado, rebosa sobre la superficie del metal base, sin tener la energía calorífica necesaria para fundirse con él. Causa un pliegue en el cordón muy característico que aparece en los bordes o en la raíz.

Para evitar su aparición debemos controlar el tamaño del baño de fusión, de tal forma que se ajuste al tamaño apropiado para el cordón.

Figura 6.49. Aspecto característico de solapamien to.



6.2.2.6. Rechupes

Todo proceso en el que existen metales que pasan de estado líquido a estado sólido son susceptibles de la aparición de rechupes, y por lo tanto, la soldadura tampoco está exenta de la aparición de dicha problemática.

El rechupe es una cavidad o depresión originada por los efectos de las contracciones que se generan en el paso de líquido a sólido, causando una discontinuidad en el metal, muy susceptible de rotura cuando la pieza esté en servicio.

Básicamente, en la soldadura por electrodo revestido se presentan tres tipos de rechupe:

• Rechupe interdendrítico.

• Rechupe en el cráter.

• Rechupe de raíz.

Los rechupes interdendríticos son cavidades a nivel microscópico que aparecen entre los límites de grano. Sólo son visibles al microscopio y bajo condiciones especiales de observación, por lo que su identificación está fuera del alcance e interés del soldador

La cavidad o depresión que aparece en el final de un cordón se conoce como rechupe en el cráter. Está originado por los esfuerzos de contracción que causa el enfriamiento, de mayor intensidad en esta zona porque es la última parte del cordón en solidificar y enfriarse.

Ante la aparición de rechupe en el cráter es apropiado eliminarlo por amolado antes de empalmar otro cordón sobre él, debido a que la oquedad originada por el rechupe puede actuar como depósito para las escorias, quedando atrapadas tras la solidificación.

Si el rechupe aparece en el final de la soldadura debe eliminarse y soldar de nuevo hasta que no quede rechupe o emplear pestañas de escurrimiento.

Están originados por interrumpir el arco bruscamente. Una manera de reducir el efecto del rechupe en el cráter es apagando el arco suavemente, aumentando la longitud de arco hasta que se apague.

Figura 6.50. Aspecto característico de rechupe en el cráter.



El rechupe de raíz tiene la apariencia de un cordón con falta de penetración en la raíz de soldadura porque aparece una depresión del metal en esta zona debido a la contracción por enfriamiento. Aparenta una concavidad característica, alineada con el eje de la soldadura.

Este tipo de discontinuidad está originada por realizar la soldadura con intensidad excesiva.

Figura 6.51. Aspecto característico de rechupe de raíz.

6.2.2.7. Irregularidades superficiales

En este punto trataremos los defectos ocasionados por presentar un mal acabado superficial, aunque no afectan drásticamente a las propiedades mecánicas de la pieza, pueden conseguir que sea inservible para su uso.

Podemos distinguir principalmente las siguientes irregularidades:

• Rugosidad del cordón.

• Proyecciones.

• Soplo del arco.

• Marcas de cebado.

La rugosidad del cordón se presenta como unas aguas muy marcadas y abultadas sobre la superficie del cordón. Son origen de un desplazamiento y oscilación del electrodo bruscos, que se agravan cuando la intensidad de soldeo es baja.

Las proyecciones son partes de metal fundido que, por diversos motivos, no terminan en el baño de fusión sino fuera de este. Se clasifican en:

• Proyecciones blandas.

• Proyecciones duras.

Las proyecciones blandas son fáciles de eliminar de la superficie del metal base, son pequeñas y tienen bajo poder calorífico, por lo que quedan débilmente pegadas.



Las proyecciones duras presentan mucha dificultad para eliminarlas, son de mayor tamaño que las blandas y tienen suficiente poder calorífico como para fundir el metal base y quedar firmemente unidas a este.

El soplo del arco, como vimos en la unidad 5, es un fenómeno que desvía el arco de su trayectoria original. Esta desviación, si es suficiente como para sacarla de la zona de soldadura, produce una erosión característica sobre la superficie del metal base.

Un fenómeno parecido sucede si, al inicio durante el cebado del arco, bien por picado, bien por rascado, erráticamente se dirige la punta del electrodo fuera de la zona de la junta de soldadura, se afecta el metal base, erosionando la superficie por el efecto térmico del arco, apareciendo una marca muy característica conocida como marca de cebado. El arco debe cebarse sobre la junta de soldadura, de esta forma la marca de cebado desaparece al ser fundido el metal sobre el que estaba.

Evitaremos, bajo toda circunstancia, la aparición de cualquiera de estos defectos. Todos están ligados a una mala práctica de la soldadura, por lo que su aparición está estrechamente relacionada con la habilidad del soldador.

6.2.2.8. Garganta excesiva o insuficiente

Es necesario que la sección del cordón tenga el tamaño adecuado a lo largo de toda su longitud.

Técnicamente, para precisar el tamaño de la sección del cordón, se especifica el valor de la garganta de éste. El valor de la garganta corresponde a la distancia existente entre la raíz de la junta y la cara del cordón sin considerar el sobreespesor, tal y como se muestra en la imagen siguiente:

Figura 6.52. Garganta

En uniones en ángulo, el valor de la garganta queda determinado por la siguiente fórmula:



Donde:

a Garganta

z Lado (ver imagen anterior)

En la ejecución de la soldadura puede suceder que la garganta del cordón tenga un valor excesivo o insuficiente, en toda la longitud o de manera localizada.

Ambas situaciones son consideradas como defectos, ya que afectan gravemente a la unión soldada.

Si la garganta es insuficiente, no se puede garantizar que la unión tenga la resistencia mecánica suficiente, por lo que la pieza es inservible.

Una garganta excesiva no disminuye la resistencia mecánica del conjunto, pero sí puede originar problemas asociados a un calentamiento excesivo, también causa mayores tensiones de contracción, además de producir peores resultados económicos.

En ambos casos la solución está en tener mayor control del tamaño del baño de fusión, reduciendo o ampliando la velocidad de avance respectivamente, de tal forma que el tamaño de éste se ajuste al valor de garganta estimado para el cordón.

6.2.3. Discontinuidades que modifican las propiedades del metal base

Hasta ahora hemos estudiado las posibles causas de defectos asociadas a distorsiones de forma o discontinuidades en el cordón. En este punto estudiaremos los cambios en las propiedades del metal base, que también tienen origen en una discontinuidad del material, pero pertenecen a un nivel no perceptible por el ojo humano, ya que ocurren a nivel microscópico.

En este punto pretendemos estudiar las variaciones químicas que pueden comprometer la validez del conjunto soldado. También son conocidas como propiedades metalúrgicas, por ser éste el nombre de la ciencia que estudia estos fenómenos.

No se pueden detectar por medios convencionales (son necesarios instrumentos de laboratorio), por lo que su determinación y clasificación no están dentro del alcance del soldador, tampoco está dentro de los límites de este texto profundizar en su conocimiento. No obstante, hemos considerado importante que el alumno conozca dichos defectos.

Básicamente se pueden clasificar en dos grandes grupos:



• Transformaciones de la estructura cristalina.

• Cambio de la composición química.

6.2.3.1. Transformaciones de la estructura cristalina2

Los metales, al igual que toda la materia, están formados por átomos. Las propiedades que caracterizan a todos los metales se deben a que los átomos ocupan posiciones ordenadas en el espacio, formando una malla o red tridimensional, compuesta por una unidad poliédrica (cubos, tetraedros, etc.) que se repite en toda la red, de ahí deriva su nombre, pues los elementos poliédricos se conocen como cristales.

Figura 6.53. Estructura cristalina cúbica. Esta red cristalina está

compuesta por cubos regulares que se repiten. Estudiando cualquier metal a nivel atómico, veríamos que al incrementar su temperatura desde su estado sólido hasta el estado líquido, la red cristalina sufre transformaciones, tales como ampliar su tamaño o reorganizarse para formar otra red de cristales distintos.

Si ahora estudiamos su enfriamiento en condiciones controladas, veríamos que vuelve al estado inicial del que habíamos partido. Entendemos un enfriamiento controlado como aquél en el que se ha estudiado la velocidad de enfriamiento, de tal manera que es suficientemente lento como para que los átomos dispongan del tiempo necesario para reorganizarse.

Pero todos los enfriamientos no son controlados, y mucho menos cuando se está soldando. Los enfriamientos en soldadura (a excepción de cuando se aplican pre y postcalentamientos) son muy rápidos, por lo que los metales regresan al estado sólido sin haber dispuesto del tiempo necesario para reorganizar sus átomos, por lo tanto, el metal en estado sólido adopta una estructura distinta a la que tendría si no se hubiese soldado.

El efecto más importante con este tipo de transformación es la aparición de zonas templadas en el metal base durante la soldadura.

2 Rodríguez, D., (2002) Tecnología y técnica de los procesos de soldadura Madrid BELLISCO Ediciones Técnicas y Científicas



El temple es una transformación del metal que consiste en mantener un metal a temperatura elevada y enfriarlo rápidamente. De esta forma las redes cristalinas no disponen del tiempo suficiente para reordenarse como lo hubiera hecho con un enfriamiento controlado, obteniendo un metal con una estructura cristalina diferente, y por lo tanto, se obtiene un metal con propiedades mecánicas y químicas diferentes.

El temple es un efecto que se persigue para producir piezas de mayor dureza, pero si se producen temples durante el soldeo, es muy probable que la pieza presente unas propiedades mecánicas indeseadas, porque el temple aumenta la dureza pero también la fragilidad, haciendo que la pieza tenga peor respuesta ante las solicitaciones mecánicas.

Puedes consultar la siguiente tabla si produces zonas templadas en la práctica de soldadura:

CAUSA REMEDIO

Enfriamiento demasiado rápido. Usar técnicas de pre y postcalentamiento.

Acero fácilmente templable (aceros con alto

contenido de carbono).

Si el diseño lo permite, cambiar a otro tipo de acero no templable.

Si no es posible cambiar de acero, usar técnicas de pre y post calentamiento.

Figura 6.54. Causas y remedios de problemas por t emple.

Para seguir avanzando con el conocimiento de las transformaciones químicas, debemos tener en cuenta otro fenómeno.

Como hemos explicado, los metales están formados por átomos dispuestos en forma de red cristalina, pero no todo el metal de cada pieza está formado por una red, sino por muchas redes, y cada una forma un pequeño grano.

En la fase de solidificación, cuando el metal pasa de líquido a sólido, instantáneamente en todo el metal empiezan a formarse redes cristalinas en pequeños núcleos, que luego formarán un grano completo. Este fenómeno se conoce como nucleación.

De esto podemos deducir que la pieza final es un conglomerado de granos de metal. De la orientación y tamaño de dichos granos depende la resistencia mecánica de la pieza.

Durante el soldeo, producimos metal en fase líquida, y metal a alta temperatura en las zonas adyacentes. Si los parámetros de soldeo son inadecuados, es posible que produzcamos un efecto conocido como recrecimiento de grano. Suele estar originado por aportes térmicos elevados y durante mucho tiempo. Consiste en el aumento del tamaño de los granos, ya que a la temperatura que se alcanza existe metal en estado sólido y líquido simultáneamente.



Este fenómeno lleva consigo una pérdida drástica de la resistencia mecánica de la pieza, por lo que su aparición imposibilita el uso de la pieza.

Figura 6.55. Formación de granos recrecidos en la zona adyacente al cordón.

Si en el desarrollo de tu práctica de soldadura, se presenta este defecto, puedes consultar la siguiente tabla donde se evalúan las posibles causas y la manera de solucionarlo:

CAUSA REMEDIO

Aporte térmico excesivo. Reducir intensidad de soldeo o aumentar velocidad de avance.

Tiempo de exposición térmica excesivo.

Utilizar soldadura multipasada, aportando menos material en cada pasada, permitiendo que la

soldadura llegue a temperatura ambiente entre pasadas.

Figura 6.56. Causas y remedios de problemas por r ecrecimiento de grano.



6.2.3.2. Cambio de la composición química

El cambio de la composición química del metal base es otro de los causantes del cambio de propiedades del conjunto soldado.

Cuando estudiamos el capítulo dedicado al electrodo revestido, en la parte donde se estudiaba el revestimiento, explicamos que en éste se incluían elementos aleantes para compensar las pérdidas.

La soldadura es un proceso de alta energía, donde a causa de las altas temperaturas alcanzadas, existe la posibilidad de que los elementos se recombinen entre sí, propiciando la producción de distintos componentes no deseados, disminuyendo la proporción de los elementos necesarios para mantener las características del metal.

También existe la posibilidad de que la concentración de determinados elementos disminuya en unos puntos y aumente en otros, por efecto de la difusión térmica, proporcionándole propiedades diferenciadas en distintas partes.

En todos los casos es un proceso extremadamente difícil de observar y comprobar, por lo que es recomendable seguir todos los consejos ofrecidos por los fabricantes y seguir fielmente los parámetros establecidos en el procedimiento de soldeo, especialmente en los casos en los que el metal base deba sus propiedades a la presencia de un determinado aleante, como el acero inoxidable o el aluminio estructural.



� Resumen

• La soldadura se considera que es defectuosa cuando una pieza o conjunto soldado pierde las condiciones de servicio.

Los defectos son discontinuidades generados en el metal base o en el metal de aportación, es decir, falta de uniformidad en las propiedades geométricas, mecánicas, metalúrgicas o químicas del conjunto soldado.

Deben estar rigurosamente definidos los criterios que designen qué tipo de discontinuidad causa un defecto dado.

• Podemos clasificar los defectos en tres grupos:

I. Los defectos dimensionales son aquellos derivados de las imperfecciones de forma. Se clasifican, según su localización, como forma indeseada del conjunto soldado o forma indeseada del cordón.

• La deformación de las piezas son variaciones geométricas originadas por una mala preparación de las piezas o por las tensiones producidas por el efecto térmico, generando falta de alineación, deformación angular o combaduras.

• Las secciones inadecuadas del cordón se producen al realizar la soldadura con una técnica inadecuada. Aparecen por un mal control del baño de fusión y por una mala selección de los parámetros de soldeo. Los defectos que se originan son:

o Falta de metal de soldadura.

o Asimetría en la sección del cordón.

o Anchura del cordón irregular.

o Bulto o depresión en el empalme.

o Sobre espesor.

o Desfondamiento.

o Perforaciones.

II. Los defectos en el cordón de soldadura son aquellos generados por la presencia de algún elemento extraño en su interior o por variaciones en su sección. Se clasifican en:



• Inclusiones sólidas: pueden ser de origen externo o causado por la propia soldadura. Los tipos son óxidos metálicos, inclusiones de escoria, metálicas u otras no metálicas. Se localizan de manera aislada o alineada en la raíz, entre el cordón y el metal base o entre cordones.

• Porosidad y sopladuras: son originados por la presencia de gases, atmosféricos o procedentes de diversas reacciones químicas, en el baño de fusión, quedando atrapados en el metal formando cavidades en la superficie o bolsas de gas internas. Están ocasionadas por una técnica inadecuada o una selección de parámetros de soldeo errónea. Existen tres tipos de sopladuras dependiendo de la concentración, cantidad, localización y características del gas; son: sopladura, poro o porosidad y sopladura vermicular. Se localizan y se distribuyen de forma agrupada, uniforme, alineada, alargada o en picadura.

• Mordedura: aparece como cavidad o erosión en el metal base, se produce cuando el cordón no es capaz de reponer el metal base fundido por el arco eléctrico. Se localiza en los bordes del cordón de soldadura.

• Grietas: son causadas por la rotura localizada del material, originada por fuerzas superiores a la resistencia del material debido al enfriamiento o a otros tipos de tensiones. También puede producirse el agrietamiento porque se utilicen metales con mala soldabilidad o porque el material sea defectuoso. Se clasifican según el tamaño: en grietas o micro grietas; según el momento de aparición: en agrietamiento en frío o en caliente; según su localización: en el metal de soldadura, en la línea de fusión, en la zona afectada térmicamente, en el metal base o en el cráter del cordón; y por último, según su orientación: en grietas longitudinales, transversales, radiales o discontinuas.

• Falta de fusión o pegadura: originada por la falta de unión entre el metal base y el de aportación, o entre el propio metal de aportación en varias pasadas.

• Falta de penetración: originada por la falta de fusión en la raíz de soldadura.

• Solapamiento: generado por un exceso de metal depositado. Se localiza en los bordes o en la raíz.



• Rechupes: aparecen como una cavidad o depresión causada por las contracciones generadas en la transición de líquido a sólido. Existen tres tipos, interdendrítico, en el cráter, y de raíz

• Irregularidades superficiales: aparecen por una mala práctica de la soldadura. Se diferencian cuatro tipos, rugosidad en el cordón, proyecciones blandas o duras, soplo del arco eléctrico y marcas del cebado del arco.

• Garganta excesiva o insuficiente: se puede dar en toda la longitud del cordón o de manera localizada. Se produce por una falta de control sobre el tamaño del baño de fusión.

III. Los defectos que modifican las propiedades del metal base son originados por discontinuidades del material pero a nivel microscópico. Se clasifican en:

• Transformaciones de la estructura cristalina: el temple producido al mantener el metal a una temperatura elevada y enfriarlo rápidamente, aumenta la dureza y la fragilidad de la pieza. El recrecimiento del grano causado por elevados y prolongados aportes térmicos, genera la pérdida de resistencia mecánica de la pieza por lo que la hace inservible.

• Cambio de la composición química del metal base a causa de las elevadas temperaturas alcanzadas durante la soldadura.

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